ルーフトップガスヒートポンプコージェネレーション装置
【課題】空調と、発電と、給湯・暖房のための排熱の利用とを一台のルーフトップ装置によって行えるようにする。
【解決手段】ガスエンジン１１と、ガスエンジン１１にて駆動されるヒートポンプ用圧縮機１２と、このヒートポンプ用圧縮機１２にて駆動される空調システムに含まれる室内機１５と、ガスエンジン１１にて駆動される発電機１３と、この発電機１３からの電力供給システム２８、２９と、ガスエンジン１１の排ガスに含まれる熱により生成される湯を貯湯する貯湯槽１６とを一台の装置内に一体に備えている。
【解決手段】ガスエンジン１１と、ガスエンジン１１にて駆動されるヒートポンプ用圧縮機１２と、このヒートポンプ用圧縮機１２にて駆動される空調システムに含まれる室内機１５と、ガスエンジン１１にて駆動される発電機１３と、この発電機１３からの電力供給システム２８、２９と、ガスエンジン１１の排ガスに含まれる熱により生成される湯を貯湯する貯湯槽１６とを一台の装置内に一体に備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はルーフトップガスヒートポンプコージェネレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調装置として、ガスエンジンにより圧縮機を駆動したガスヒートポンプ方式のものが知られている。また、従来の給湯・発電装置として、コージェネレーションシステムによって発電を行うとともに、発電時の排熱を回収して給湯・暖房に利用したものが知られている（特許文献１、２）。さらに、ヒートポンプシステムによって、空調を行うとともに同時に発電を行うようにしたものが知られている（特許文献３〜６）。
【特許文献１】特許第３７１９４４４号明細書（図４）
【特許文献２】特開２００７−４０５９３号公報
【特許文献３】特開２００６−６４２９９号公報
【特許文献４】特開２００６−３１７０５２号公報
【特許文献５】特開２００７−１７０２６号公報
【特許文献６】特開２００６−２９６０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の装置において、空調と、発電と、給湯・暖房などのための排熱の利用とを全て行おうとする場合には、それぞれの機能を備えた異種の装置を複数台設置しなければならない。このため、コスト高になるとともに、各装置の設置スペースも必要になる。また全体の効率が低く、省エネルギの観点への貢献度も低い。
【０００４】
そこで本発明は、空調と、発電と、給湯・暖房のための排熱の利用とを一台のルーフトップ装置によって行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するため本発明は、ガスエンジンと、前記ガスエンジンにて駆動されるヒートポンプ用圧縮機と、このヒートポンプ用圧縮機にて駆動される空調システムに含まれる室内機と、前記ガスエンジンにて駆動される発電機と、この発電機からの電力供給システムと、前記ガスエンジンの排ガスに含まれる熱により生成される湯を貯湯する貯湯槽とを一台の装置内に一体に備えているようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、空調と、発電と、給湯のための排熱の利用とを、一台のルーフトップ装置だけで行うことができる。これによって、コストの低減と、設置スペースの縮小と、排熱の有効利用とを図ることができ、高効率で、省エネルギを達成可能な装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の実施の形態のルーフトップガスヒートポンプコージェネレーション装置の構成を示す。この装置は建物の屋上などの屋外に設置されるものであり、１はその機台、２は装置のカバーである。
【０００８】
本装置には、ガスエンジン１１が設けられるとともに、このガスエンジン１１によってそれぞれ駆動される圧縮機１２と発電機１３とが設けられている。１４は、ガスエンジン１１へのガス供給管である。また本装置におけるカバー２の内部には、空調のための室内機１５と、貯湯槽１６とが設けられている。
【０００９】
圧縮機１２はヒートポンプを構成するために用いられるものであり、この圧縮機１２からの媒体吐出管１７は、四方弁１８を介して熱交換器１９に導かれ、次いで室内機１５に接続されている。室内機１５は、媒体が通されるコイル２０と、室内に空気を送出するための送風機２１と、室内の空気の吸込口２２と、吸込口２２とコイル２０との間に設けられたフィルタ２３とを有する。２７は、送風機２１の吹出口である。
【００１０】
室内機１５のコイル２０からの戻り管２４は、排熱交換器２５および四方弁１８を介して圧縮機１２に戻されている。２６は冷房運転時に熱交換器１９を冷却するためのファンである。以上によって空調システムが構成されている。
【００１１】
発電機１３からの出力ライン２８は、インバータ２９に接続されている。３０は系統連系盤で、商用電力線３１と系統連系を行い、インバータ２９に接続されている。３４は、機外の分電盤への接続ラインである。インバータ２９は、ファン２６と後述の冷却水ポンプ３６とを駆動可能である。３２はインバータ２９のための制御部である。３３はリモートコントローラで、制御部３２をコントロールするために用いられる。
【００１２】
３５は排ガス熱交換器で、ガスエンジン１１からの排ガス路３６に設けられている。排ガス熱交換器３５はガスエンジン１１からの排ガスと水とを熱交換させるもので、３７はその水のための循環路である。循環路３７は、水−水熱交換器３８を経てラジエター３９に導かれ、このラジエター３９から冷却水ポンプ４０を経て排ガス熱交換器３５に戻されている。４１は第１のバイパス路で、排ガス熱交換器３５からの循環路３７を流れる冷却水を、水−水熱交換器３８やラジエター３９に送らずに冷却水ポンプ４０にバイパスさせるためのものである。４２は第２のバイパス路で、水−水熱交換器３８からの冷却水をラジエター３９に送らずに冷却水ポンプ４０にバイパスさせるためのものである。
【００１３】
水−水熱交換器３８からの熱交換水循環路４３は、排熱利用を目的として貯湯槽１６に接続されている。貯湯槽１６には、熱源補助部４４が併設されている。
貯湯槽１６には槽内の湯の温度を検出するための温度センサ４６が設けられており、この温度センサ４６からの信号ライン４７が制御部３２に接続されている。循環路３７に設けられた冷却水ポンプ４０には、インバータ２９からの電力供給ライン４８が接続されている。そして、温度センサ４６にて検出される湯温が所定の値となるように、制御部３２によってインバータ２９が制御され冷却水ポンプ４０が運転されるように構成されている。
【００１４】
ガスエンジン１１からの排ガスの一部は、供給路４９によって排熱交換器２５に送られる。
【００１５】
このような構成において、ガスエンジン１１を運転すると、それによって圧縮機１２が運転され、図示の冷房運転時の配管の状態では加圧状態のガス状の冷媒が熱交換器１９に送られてファン２６の空気流により冷却されて液化され、液状の冷媒は減圧により温度が低下された状態で室内機１５のコイル２０に送られる。室内機１５で熱交換することで気化した後の冷媒は、排熱交換器２５で熱を受けたうえで圧縮機１２に戻される。室内機１５では、コイル２０を通過して熱交換されることで冷却された空気が、送風機２１から冷風として吹き出される。
【００１６】
四方弁１８を暖房側に切り替えると、圧縮機１２からのガス状の高温の熱媒は、排熱交換器２５によってさらに加熱されたうえで室内機１５に送られ、熱を放出して液化する。その液状の熱媒は、熱交換器１９においてファン２６の空気流により熱を奪われて気化し、圧縮機１２に戻される。室内機１５では、コイル２０を通過して熱交換されることで加熱された空気が、送風機２１から温風として吹き出される。
【００１７】
またガスエンジン１１を運転すると、発電機１３で直流電力が生成され、インバータ２９によって交流電力に変換される。これによって生じた交流電力は、ファン２６と冷却水ポンプ４０との駆動に供される。さらに系統連系盤３０へ電力が供給され、商用電力線からの電力と系統連系が行われ、接続ライン３４で機外の分電盤へ送られ、図示のガスヒートポンプコージェネレーション装置が設置されている建物で使用する電気として利用される。
【００１８】
ガスエンジン１１からの排ガスが保有する熱は、排ガス熱交換器３５によって循環路３７の水に伝達される。そして、循環路３７の水が保有する熱は水−水熱交換器３８によって熱交換水循環路４３の水に伝達され、それにより生成された湯は、貯湯槽１６に貯湯されたうえで、給湯や暖房に供される。水−水熱交換器３８を出た後の水が保有する熱は、ラジエター３９によって外部に放出される。必要に応じてバイパス路４１、４２を活用することで、ガスエンジン１１からの排ガスが保有する熱を有効に利用することができる。
【００１９】
このように、図１に示した装置によれば、空調と、発電と、給湯・暖房のための排熱の利用とを一台のルーフトップ装置によって行うことができ、しかもこのルーフトップ装置が空調のための室内機１５と給湯のための貯湯槽１６をも備えているため、装置のコストの低減と、設置スペースの縮小と、排熱の有効利用とを図ることができる。したがって、高効率で、省エネルギを達成可能な装置を得ることができる。
【００２０】
図２は、図１に示した装置の外観を示す。図２（ａ）はその平面図、図２（ｂ）はその正面図、図２（ｃ）はその側面図、図２（ｄ）はその背面図である。同図（ａ）の平面図には、室内機の収容部５１と、室内機の吹出口２７と、ファン２６のためのシュラウド５２と、貯湯槽および熱源補助部の収容部５３とが示されている。同図（ｂ）の正面図には、空調システムの熱交換器に通される空気をファン２６の作用によって機内へ吸込むための第１の吸引口５４と、同熱交換器に通された後にファン２６によって機外に排出される空気を案内する上述のシュラウド５２とが示されている。同図（ｃ）の側面図には、室内機１５の収容部５１と、室内機１５の吸込口２２および吹出口２７と、室内機１５の送風機２１およびコイル２０と、空調システムの熱交換器に通される空気をファン２６の作用によって機内へ吸込むための第２の吸引口５５と、シュラウド５２とが示されている。同図（ｄ）の背面図には、室内機の収容部５１と、室内機の吸込口２２および吹出口２７と、貯湯槽および熱源補助部の収容部５３と、ファン２６のためのシュラウド５２とが示されている。
【００２１】
このように本発明の装置では、図１に示されるすべての要素をカバー２の内部に収容して、装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態のルーフトップガスヒートポンプコージェネレーション装置を示す図である。
【図２】図１の装置の外観を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ 機台
２ カバー
１１ ガスエンジン
１２ 圧縮機
１３ 発電機
１５ 室内機
１６ 貯湯槽
２８ 出力ライン
２９ インバータ
３５ 排ガス熱交換器
３８ 水−水熱交換器
【技術分野】
【０００１】
本発明はルーフトップガスヒートポンプコージェネレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調装置として、ガスエンジンにより圧縮機を駆動したガスヒートポンプ方式のものが知られている。また、従来の給湯・発電装置として、コージェネレーションシステムによって発電を行うとともに、発電時の排熱を回収して給湯・暖房に利用したものが知られている（特許文献１、２）。さらに、ヒートポンプシステムによって、空調を行うとともに同時に発電を行うようにしたものが知られている（特許文献３〜６）。
【特許文献１】特許第３７１９４４４号明細書（図４）
【特許文献２】特開２００７−４０５９３号公報
【特許文献３】特開２００６−６４２９９号公報
【特許文献４】特開２００６−３１７０５２号公報
【特許文献５】特開２００７−１７０２６号公報
【特許文献６】特開２００６−２９６０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の装置において、空調と、発電と、給湯・暖房などのための排熱の利用とを全て行おうとする場合には、それぞれの機能を備えた異種の装置を複数台設置しなければならない。このため、コスト高になるとともに、各装置の設置スペースも必要になる。また全体の効率が低く、省エネルギの観点への貢献度も低い。
【０００４】
そこで本発明は、空調と、発電と、給湯・暖房のための排熱の利用とを一台のルーフトップ装置によって行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するため本発明は、ガスエンジンと、前記ガスエンジンにて駆動されるヒートポンプ用圧縮機と、このヒートポンプ用圧縮機にて駆動される空調システムに含まれる室内機と、前記ガスエンジンにて駆動される発電機と、この発電機からの電力供給システムと、前記ガスエンジンの排ガスに含まれる熱により生成される湯を貯湯する貯湯槽とを一台の装置内に一体に備えているようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、空調と、発電と、給湯のための排熱の利用とを、一台のルーフトップ装置だけで行うことができる。これによって、コストの低減と、設置スペースの縮小と、排熱の有効利用とを図ることができ、高効率で、省エネルギを達成可能な装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の実施の形態のルーフトップガスヒートポンプコージェネレーション装置の構成を示す。この装置は建物の屋上などの屋外に設置されるものであり、１はその機台、２は装置のカバーである。
【０００８】
本装置には、ガスエンジン１１が設けられるとともに、このガスエンジン１１によってそれぞれ駆動される圧縮機１２と発電機１３とが設けられている。１４は、ガスエンジン１１へのガス供給管である。また本装置におけるカバー２の内部には、空調のための室内機１５と、貯湯槽１６とが設けられている。
【０００９】
圧縮機１２はヒートポンプを構成するために用いられるものであり、この圧縮機１２からの媒体吐出管１７は、四方弁１８を介して熱交換器１９に導かれ、次いで室内機１５に接続されている。室内機１５は、媒体が通されるコイル２０と、室内に空気を送出するための送風機２１と、室内の空気の吸込口２２と、吸込口２２とコイル２０との間に設けられたフィルタ２３とを有する。２７は、送風機２１の吹出口である。
【００１０】
室内機１５のコイル２０からの戻り管２４は、排熱交換器２５および四方弁１８を介して圧縮機１２に戻されている。２６は冷房運転時に熱交換器１９を冷却するためのファンである。以上によって空調システムが構成されている。
【００１１】
発電機１３からの出力ライン２８は、インバータ２９に接続されている。３０は系統連系盤で、商用電力線３１と系統連系を行い、インバータ２９に接続されている。３４は、機外の分電盤への接続ラインである。インバータ２９は、ファン２６と後述の冷却水ポンプ３６とを駆動可能である。３２はインバータ２９のための制御部である。３３はリモートコントローラで、制御部３２をコントロールするために用いられる。
【００１２】
３５は排ガス熱交換器で、ガスエンジン１１からの排ガス路３６に設けられている。排ガス熱交換器３５はガスエンジン１１からの排ガスと水とを熱交換させるもので、３７はその水のための循環路である。循環路３７は、水−水熱交換器３８を経てラジエター３９に導かれ、このラジエター３９から冷却水ポンプ４０を経て排ガス熱交換器３５に戻されている。４１は第１のバイパス路で、排ガス熱交換器３５からの循環路３７を流れる冷却水を、水−水熱交換器３８やラジエター３９に送らずに冷却水ポンプ４０にバイパスさせるためのものである。４２は第２のバイパス路で、水−水熱交換器３８からの冷却水をラジエター３９に送らずに冷却水ポンプ４０にバイパスさせるためのものである。
【００１３】
水−水熱交換器３８からの熱交換水循環路４３は、排熱利用を目的として貯湯槽１６に接続されている。貯湯槽１６には、熱源補助部４４が併設されている。
貯湯槽１６には槽内の湯の温度を検出するための温度センサ４６が設けられており、この温度センサ４６からの信号ライン４７が制御部３２に接続されている。循環路３７に設けられた冷却水ポンプ４０には、インバータ２９からの電力供給ライン４８が接続されている。そして、温度センサ４６にて検出される湯温が所定の値となるように、制御部３２によってインバータ２９が制御され冷却水ポンプ４０が運転されるように構成されている。
【００１４】
ガスエンジン１１からの排ガスの一部は、供給路４９によって排熱交換器２５に送られる。
【００１５】
このような構成において、ガスエンジン１１を運転すると、それによって圧縮機１２が運転され、図示の冷房運転時の配管の状態では加圧状態のガス状の冷媒が熱交換器１９に送られてファン２６の空気流により冷却されて液化され、液状の冷媒は減圧により温度が低下された状態で室内機１５のコイル２０に送られる。室内機１５で熱交換することで気化した後の冷媒は、排熱交換器２５で熱を受けたうえで圧縮機１２に戻される。室内機１５では、コイル２０を通過して熱交換されることで冷却された空気が、送風機２１から冷風として吹き出される。
【００１６】
四方弁１８を暖房側に切り替えると、圧縮機１２からのガス状の高温の熱媒は、排熱交換器２５によってさらに加熱されたうえで室内機１５に送られ、熱を放出して液化する。その液状の熱媒は、熱交換器１９においてファン２６の空気流により熱を奪われて気化し、圧縮機１２に戻される。室内機１５では、コイル２０を通過して熱交換されることで加熱された空気が、送風機２１から温風として吹き出される。
【００１７】
またガスエンジン１１を運転すると、発電機１３で直流電力が生成され、インバータ２９によって交流電力に変換される。これによって生じた交流電力は、ファン２６と冷却水ポンプ４０との駆動に供される。さらに系統連系盤３０へ電力が供給され、商用電力線からの電力と系統連系が行われ、接続ライン３４で機外の分電盤へ送られ、図示のガスヒートポンプコージェネレーション装置が設置されている建物で使用する電気として利用される。
【００１８】
ガスエンジン１１からの排ガスが保有する熱は、排ガス熱交換器３５によって循環路３７の水に伝達される。そして、循環路３７の水が保有する熱は水−水熱交換器３８によって熱交換水循環路４３の水に伝達され、それにより生成された湯は、貯湯槽１６に貯湯されたうえで、給湯や暖房に供される。水−水熱交換器３８を出た後の水が保有する熱は、ラジエター３９によって外部に放出される。必要に応じてバイパス路４１、４２を活用することで、ガスエンジン１１からの排ガスが保有する熱を有効に利用することができる。
【００１９】
このように、図１に示した装置によれば、空調と、発電と、給湯・暖房のための排熱の利用とを一台のルーフトップ装置によって行うことができ、しかもこのルーフトップ装置が空調のための室内機１５と給湯のための貯湯槽１６をも備えているため、装置のコストの低減と、設置スペースの縮小と、排熱の有効利用とを図ることができる。したがって、高効率で、省エネルギを達成可能な装置を得ることができる。
【００２０】
図２は、図１に示した装置の外観を示す。図２（ａ）はその平面図、図２（ｂ）はその正面図、図２（ｃ）はその側面図、図２（ｄ）はその背面図である。同図（ａ）の平面図には、室内機の収容部５１と、室内機の吹出口２７と、ファン２６のためのシュラウド５２と、貯湯槽および熱源補助部の収容部５３とが示されている。同図（ｂ）の正面図には、空調システムの熱交換器に通される空気をファン２６の作用によって機内へ吸込むための第１の吸引口５４と、同熱交換器に通された後にファン２６によって機外に排出される空気を案内する上述のシュラウド５２とが示されている。同図（ｃ）の側面図には、室内機１５の収容部５１と、室内機１５の吸込口２２および吹出口２７と、室内機１５の送風機２１およびコイル２０と、空調システムの熱交換器に通される空気をファン２６の作用によって機内へ吸込むための第２の吸引口５５と、シュラウド５２とが示されている。同図（ｄ）の背面図には、室内機の収容部５１と、室内機の吸込口２２および吹出口２７と、貯湯槽および熱源補助部の収容部５３と、ファン２６のためのシュラウド５２とが示されている。
【００２１】
このように本発明の装置では、図１に示されるすべての要素をカバー２の内部に収容して、装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態のルーフトップガスヒートポンプコージェネレーション装置を示す図である。
【図２】図１の装置の外観を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ 機台
２ カバー
１１ ガスエンジン
１２ 圧縮機
１３ 発電機
１５ 室内機
１６ 貯湯槽
２８ 出力ライン
２９ インバータ
３５ 排ガス熱交換器
３８ 水−水熱交換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスエンジンと、前記ガスエンジンにて駆動されるヒートポンプ用圧縮機と、このヒートポンプ用圧縮機にて駆動される空調システムに含まれる室内機と、前記ガスエンジンにて駆動される発電機と、この発電機からの電力供給システムと、前記ガスエンジンの排ガスに含まれる熱により生成される湯を貯湯する貯湯槽とを一台の装置内に一体に備えていることを特徴とするルーフトップガスヒートポンプコージェネレーション装置。
【請求項１】
ガスエンジンと、前記ガスエンジンにて駆動されるヒートポンプ用圧縮機と、このヒートポンプ用圧縮機にて駆動される空調システムに含まれる室内機と、前記ガスエンジンにて駆動される発電機と、この発電機からの電力供給システムと、前記ガスエンジンの排ガスに含まれる熱により生成される湯を貯湯する貯湯槽とを一台の装置内に一体に備えていることを特徴とするルーフトップガスヒートポンプコージェネレーション装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−７４７４５（Ｐ２００９−７４７４５Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４４５７３（Ｐ２００７−２４４５７３）
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（５０５４０８２２８）新和テック株式会社 (6)
【出願人】（０００１９１３９７）新和産業株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（５０５４０８２２８）新和テック株式会社 (6)
【出願人】（０００１９１３９７）新和産業株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
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